ＤＯＩ:１０.１９３９２/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７１￣７３４１.２０２０１２１５８
余吕宏
广州华新科智造技术有限公司㊀广东广州㊀５１０６６３
摘㊀要：综述了近年来水性丙烯酸酯涂料的改性方法和应用领域ꎮ根据不同的改性特点ꎬ可以克服水性丙烯酸酯的不足ꎬ制备出具有优异特性的复合型涂料树脂ꎮ重点介绍了常见共聚或共混改性技术ꎬ同时结合新型的石墨烯和纳米改性技术ꎬ展望未来水性丙烯酸酯涂料沿着环保ꎬ多功能化的发展趋势ꎮ 关键词：水性涂料ꎻ丙烯酸酯ꎻ纳米改性㊀㊀随着社会经济的发展ꎬ水性涂料的发展日益受到人们的重视
ꎬ因此水性涂料也替代了部分溶剂型涂料ꎬ成为不同领域的关注重心ꎮ而在种类繁多的涂层材料ꎬ如有机化合物涂料ꎬ无机化合物涂料ꎬ有机/无机复合涂料等ꎬ丙烯酸酯涂料发展尤为快速ꎮ丙烯酸酯涂料不仅可以提高材料的表观硬度ꎬ而且具有优异的光泽性和保性ꎬ广泛应用于家电㊁日用品以及交通运输等领域ꎮ
血尿素本文主要是整合了７种水性丙烯酸酯涂料的改性方法和应用ꎬ如环氧树脂改性㊁有机氟改性㊁有机硅改性㊁聚氨酯改性㊁交联改性㊁石墨烯改性和纳米材料改性等ꎬ简述其机理和优缺点ꎬ并对其发展进行了展望ꎮ
水性丙烯酸树脂的结构特点ꎮ性丙烯酸酯树脂结构特点在于含有一定比例的羟基和羧基ꎬ因此与其他树脂涂料相比ꎬ具有良好的耐水性和抗污性ꎬ而且具有优异的光泽性ꎮ但在实际应用中也有一些缺点限制了丙烯酸树脂的使用ꎬ如耐溶剂性差㊁附着力较低和耐高低温性能不佳等问题ꎬ特别在水性涂料中问题ꎮ针对上述问题ꎬ可以通过改性的方法ꎬ提高水性丙烯酸树脂的使用领域ꎮ
１环氧树脂改性
由于环氧树脂树脂做出涂料后ꎬ具有良好的物理机械性能㊁附着力和耐候性能ꎬ因此采用物理共混或化学接枝改性的方法ꎬ都可以得到兼顾两者优势的涂料ꎬ但由于两者相容性较差ꎬ贮存期很短ꎬ稳定性不佳ꎬ因此通常采用化学接枝的方法ꎮ目前ꎬ采用环氧树脂改性的水性丙烯酸树脂主要适用于汽车部分零
件的表面涂层㊁以及食品和饮料容器的内壁涂层等ꎮ
２有机氟化合物改性
由于有机氟材料具有优异的耐化学性㊁耐候性和低毒性ꎬ因此采用有机氟改性的方法ꎬ将电负性大的氟原子接枝至涂层当中ꎬ大大降低涂层的表面张力ꎬ可以使得材料具有良好的耐污性和耐油性ꎮ与其他改性方法相比ꎬ有机氟改性的水性丙烯酸酯树脂ꎬ不仅具有低表面能ꎬ而且耐候性出ꎬ因此适用于航空航天㊁造船工业㊁汽车工业和新型建筑等新兴领域ꎮ例如法国的阿托菲纳(ＡＴＯＦＩＮＡ)公司研发的有机氟化合物改性的水性丙烯酸涂料ꎬ已正式投产ꎬ并表现出良好的综合性能ꎮ
３有机硅化合物改性
由于有机硅材料具有良好的耐低温性㊁和耐盐雾性能ꎬ因此采用有机硅改性的方法ꎬ不仅解决了丙烯酸树脂低温变脆的问题ꎬ而且大大提高涂料的海上环境的耐受性ꎮＰａｒｋＨ.Ｓ.等采用３￣丙基三甲氧基硅烷(ＭＰＴＳ)单体与不同的丙烯酸树脂单体进行聚合ꎬ制备成含量为３０％３￣丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸树脂ꎬ改性后的树脂涂料ꎬ不仅具有良好的光泽性ꎬ而且具有优异的耐候和耐盐雾性ꎮ目前ꎬ有机硅改性的水性丙烯酸树脂主要应用于服装工业和海洋工业ꎬ如纺织印花㊁皮革涂层㊁码头和海洋设施防腐等领域ꎮ
４聚氨酯树脂改性
由于聚氨酯树脂单体结构众多ꎬ可以由一种或多种多元醇和氨基化合物聚合而成ꎬ因此可以得到软硬可调的多功能材料ꎮ而聚氨酯改性后的丙烯酸树脂不仅具有良好的耐溶剂性和柔韧性ꎬ而且具有优异的力学性能和耐化学性能ꎬ与其他改性树脂相比ꎬ成本较低㊁使用方便ꎬ目前已实现连续性工业化生产ꎬ具有良好的商业价值ꎮ聚氨酯改性丙烯酸酯主要有三种方法ꎬ分别是物理共混㊁核￣壳乳液共聚法和原位乳液聚合法ꎮ其中原位乳液聚合法是至今应用最广泛的生产方法ꎬ在体系中添加的无机物引发单体聚合ꎬ从而得到复合树脂ꎮ目前主要适用于汽车轮毂㊁胶黏剂㊁油墨㊁建筑涂料等领域ꎮ
５交联改性
由于丙烯酸酯树脂中含有大量的丙烯酸或酯类单体ꎬ因此以乙烯基单体作为交联基础点ꎬ通过外添加的交联助剂或者产生内交联的方式ꎬ可以大大提高成型涂层的力学性能和耐候性能ꎮ其中最常用的是双丙酮丙烯酰胺ꎬ该单体容易与α￣Ｈ发生交联反应ꎬ因此可以与环氧㊁肼类端基小分子反应ꎮ据研究ꎬ己二酸二酰肼作为交联剂ꎬ可以很好的与双丙酮丙烯酰胺发生反应ꎬ通过两者结合改性的水性丙烯酸酯涂层ꎬ不仅有良好的力学性能㊁耐候性能和抗污性能ꎬ而且毒性低ꎬ污染少ꎬ是一种新型的环境友好型涂料ꎬ目前可用于木器涂层和建筑涂料中ꎮ
６石墨烯改性
由于石墨烯材料具有质轻㊁高轻度ꎬ良好的导电和导热性能等特点ꎬ因此通过石墨烯改性的水性丙烯酸
树脂不仅具有优异的耐化学性㊁力学性能和耐磨性能ꎬ而且固化后ꎬ可以获得低可挥发性有机物及甲醛的涂层ꎬ具有良好的应用前景ꎮ
７纳米材料改性
由于纳米材料具有独特的尺寸效应ꎬ如界面效应ꎬ吸放光效应㊁化学活化效应等等ꎬ粒径通常为１０纳米到１微米ꎬ因此成为了国内外的研究方向ꎮ通过化学改性的方法ꎬ可以将粒子添加到丙烯酸树脂中ꎬ一方面提高了材料的流变性能ꎬ另一方面赋予了丙烯酸材料导电㊁导热㊁自清洁㊁抗菌等特殊功能ꎮ因此ꎬ未来以环保生产为核心ꎬ采用纳米材料改性的水性丙烯酸树脂ꎬ会应用于更多的领域ꎮ
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综上所述ꎬ水性丙烯酸酯树脂已广泛应用于日常生活中ꎬ通过不同的原料或方法ꎬ可以更好的保留丙烯酸酯树脂的优点ꎬ同时改性后可以克服了应用上的不足ꎬ拓宽了丙烯酸酯树脂的应用领域ꎮ随着改性和表面处理技术的日益成熟ꎬ生产技术的提高ꎬ水性改性树脂还会沿着绿节能㊁环保化㊁多功能化和特种差异化等方向发展ꎮ
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